DE19649394B4 - Polyester-acrylate based binder, process for its preparation and its use - Google Patents
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Abstract
Bindemittel
auf Polyester-Acrylatbasis
– mit Hydroxylzahlen im Bereich
von 40 bis 300 mg KOH/g Festharz und
– Säurezahlen im Bereich von 3
bis 20 mg KOH/g Festharz, aufgebaut aus
A. 10 bis 90 Gew.-%
Polyester mit Hydroxylzahlen zwischen 80 bis 300 mg KOH/g Festharz
und Säurezahlen zwischen
5 bis 30 mg KOH/g Festharz und berechneten Molmassen von 500 bis
15000, aufgebaut aus Umsetzungsprodukten von
a.1) 5 bis 50
Mol.-% Neopentylglykol,
a.2) 5 bis 45 Mol.-% Trimethylolpropan,
a.3)
10 bis 51,5 Mol.-%Hexahydrophthalsäure und/oder Methylhexahydrophthalsäure und/oder
deren Anhydrid(en),
a.4) 0,5 bis 32 Mol.-% Phthalsäure und/oder
deren Anhydrid,
a.5) 0 bis 18 Mol.-% anderen Alkandiolen aus
der Gruppe, 1,2-(1,3-, 1,4-)Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Cyclohexan-1,4-dimethanol,
Hydroxypivalinsäureneopentylester,
Cyclohexandiol, Trimethylpentandiol, Ethylbutylpropandiol, Ethylenglykol,
Diethylenglykol, Triethylenglykol, 1,2-Propylenglykol, Dipropylenglykol,
Hexylenglykol, einzeln oder im Gemisch,
a.6) 0 bis 18 Mol.-%
anderen Dicarbonsäuren
und/oder Hydroxydicarbonsäuren
und/oder deren Anhydrid(en) und/oder aus der Gruppe...Polyester-acrylate-based binder
With hydroxyl numbers in the range from 40 to 300 mg KOH / g solid resin and
- Acid numbers in the range of 3 to 20 mg KOH / g solid resin, composed of
A. 10 to 90 wt .-% polyester having hydroxyl numbers between 80 to 300 mg KOH / g of solid resin and acid numbers between 5 to 30 mg KOH / g of solid resin and calculated molecular weights of 500 to 15,000, composed of reaction products of
a.1) from 5 to 50 mol% of neopentyl glycol,
a.2) from 5 to 45 mol% of trimethylolpropane,
a.3) from 10 to 51.5 mol% of hexahydrophthalic acid and / or methylhexahydrophthalic acid and / or anhydride (s) thereof,
a.4) from 0.5 to 32 mol% of phthalic acid and / or its anhydride,
a.5) 0 to 18 mol% of other alkanediols from the group, 1,2- (1,3-, 1,4-) butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, cyclohexane-1, 4-dimethanol, neopentyl hydroxypivalate, cyclohexanediol, trimethylpentanediol, ethylbutylpropanediol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propylene glycol, dipropylene glycol, hexylene glycol, individually or in admixture,
a.6) from 0 to 18 mol% of other dicarboxylic acids and / or hydroxydicarboxylic acids and / or their anhydride (s) and / or from the group of ...
Description
Die Erfindung betrifft Bindemittel auf Polyester-Acrylatbasis, Verfahren zu dessen Herstellung und seine Verwendung.The This invention relates to polyester-acrylate based binders, process for its production and its use.
Polyester-Acrylat-Bindemittel sind handelsüblich. Die Hersteller empfehlen, diese Bindemittel für die Herstellung von Decklacken zu verwenden, die auch den Zusatz mindestens einer Härtungskomponente, wie Polyisocyanate, erfordern. Derartige Lacke werden als lufttrocknende Autoreparatur-Lacke eingesetzt. Der ausgehärtete Lackfilm ist hart, zähelastisch, hochglänzend, füllkräftig und besitzt gute Lösungsmittel- und Benzinbeständigkeit.Polyester-acrylate binder are commercially available. The manufacturers recommend these binders for the production of topcoats which also includes the addition of at least one curing component, such as polyisocyanates. Such paints are called air-drying Car repair paints used. The hardened lacquer film is hard, viscoplastic, high-gloss, full-bodied and has good solvent and gasoline resistance.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bindemittel, welches mit Di- und/oder Polyisocyanaten aushärtbar ist, für Grundierungen und Füller zur Verfügung zu stellen. Ferner soll das Bindemittel der Erfindung auch zur Herstellung von Reaktionslacken für Metalle, Hölzer, Papier, Pappe, Glas sowie Kunststoffformteilen geeignet sein. Hierbei soll das Ausgangs-Polyester-Acrylat-Harz in organischen Lösungsmitteln, gelöst mit hohem Festkörper ("high-solid"-Harz) bei sehr niedriger Viskosität, vorliegen. Brauchbare Hydroxylzahlen für das Bindemittel der Erfindung liegen im Bereich von 40 bis 300 mg KOH/g Festharz, bevorzugt 50 bis 250 mg KOH/g Festharz, und die Säurezahlen im Bereich von 3 bis 20 mg KOH/g Festharz. Außerdem sollen die Überzüge der Beschichtungsmittel auf Basis der Polyester-Acrylatharze als Bindemittel und Di- und/oder Polyisocyanaten als Vernetzungsmittel und Härter sehr rasche Lufttrocknung, gute Haftung auf allen Untergründen besitzen, möglichst wenig organische Lösungsmittel enthalten, damit nur echt umweltfreundliche Beschichtungsmittel zur Verfügung stehen. Ferner wird Korrosionsbeständigkeit der ausgehärteten Grundierung gefordert. Die zu verarbeitenden Beschichtungsmittel der vorstehend erläuterten Art müssen mindestens eine Topfzeit von 2 Stunden haben.The The object of the invention is a binder which with di- and / or Polyisocyanates curable is for Primers and fillers to disposal to deliver. Furthermore, the binder of the invention should also be used for the production of reaction lacquers for Metals, woods, Paper, cardboard, glass and plastic moldings to be suitable. in this connection If the starting polyester-acrylate resin in organic solvents, solved with high solids ("high-solid" resin) at very low viscosity, are present. Useful hydroxyl numbers for the binder of the invention is in the range of 40 to 300 mg KOH / g of solid resin, preferably 50 to 250 mg KOH / g of solid resin, and the acid numbers in the range of 3 to 20 mg KOH / g of solid resin. In addition, the coatings of the coating compositions based on the polyester-acrylate resins as binders and di- and / or polyisocyanates as a crosslinking agent and hardener very fast air drying, good adhesion on all surfaces, preferably low organic solvents included, so only really environmentally friendly coating agent to disposal stand. Further, corrosion resistance of the cured primer becomes required. The coating compositions to be processed of the above explained Kind of need have at least a pot life of 2 hours.
Die vorstehenden Aufgaben wurden durch ein Bindemittel auf Polyester-Acrylatbasis gemäß den Patentansprüchen 1 bis 4 gelöst. Ein Verfahren zu deren Herstellung ist Gegenstand des Anspruchs 5, die Verwendung Gegenstand der Ansprüche 6 bis 9. Der als Vorprodukt für das Bindemittel eingesetzte Polyester ist in den Ansprüchen 10 bis 12 charakterisiert.The The above objects were achieved by a polyester-acrylate-based binder according to claims 1 to 4 solved. A process for their preparation is the subject of the claim 5, the use subject matter of claims 6 to 9. The as an intermediate product for the Binder used polyester is in the claims 10th characterized to 12.
Gegenstand der Erfindung ist ein Bindemittel auf Polyester-Acrylatbasis,
- – mit Hydroxylzahlen im Bereich von 40 bis 300 mg KOH/g Festharz und
- – Säurezahlen im Bereich von 3 bis 20 mg KOH/g Festharz, aufgebaut aus
- A. 10 bis 90 Gew.-% Polyester mit Hydroxylzahlen zwischen 80 bis 300 mg KOH/g Festharz und Säurezahlen zwischen 5 bis 30 mg KOH/g Festharz und berechneten Molmassen von 500 bis 15000, aus
- a.1) 5 bis 50 Mol.-% Neopentylglykol,
- a.2) 5 bis 45 Mol.-% Trimethylolpropan,
- a.3) 10 bis 51,5 Mol.-% Hexahydrophthalsäure und/oder Methylhexahydrophthalsäure und/oder deren Anhydrid(en),
- a.4) 0,5 bis 32 Mol.-% Phthalsäure und/oder deren Anhydrid,
- a.5) 0 bis 18 Mol.-% anderen Alkandiolen aus der Gruppe, 1,2- (1,3-, 1,4-) Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Cyclohexan-1,4-dimethanol, Hydroxypivalinsäureneopentylester, Cyclohexandiol, Trimethylpentandiol, Ethylbutylpropandiol, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, 1,2-Propylenglykol, Dipropylenglykol, Hexylenglykol, einzeln oder im Gemisch,
- a.6) 0 bis 18 Mol.-% anderen Dicarbonsäuren und/oder Hydroxydicarbonsäuren und/oder deren Anhydrid und/oder aus der Gruppe Hydroxyisophthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Halogensäuren, wie Tetrachlor- bzw. Tetrabromphthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, 1,2-Cyclohexandicarbonsäure, 1,4-Cyclohexandicarbonsäure, 4-Methylhexahydrophthalsäure, Endomethylentetrahydrophthalsäure, Tricyclodecan-Dicarbonsäure, Endoethylenhexahydrophthalsäure, Camphersäure (1,2,2-Trimethylcyclopentan-1,3-dicarbonsäure), Adipinsäure, Bernsteinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Glutarsäure, einzeln oder im Gemisch,
- a.7) 0 bis 16 Mol.-% Monocarbonsäuren oder/und Hydroxycarbonsäuren aus der Gruppe Benzoesäure, p. tert.-Butylbenzoesäure, Laurinsäure, Isononansäure, 2,2-Dimethylpropionsäure, 2-Ethylhexansäure, Capronsäure, Caprylsäure, Caprinsäure, Versaticsäure, Hexahydrobenzoesäure, Hydroxypivalinsäure, 3-(4-)Hydroxybenzoesäure, 2-Hydroxyisobuttersäure, 2-,(3-,4-,2-)Hydroxy-3-(4-,3-,4)-methoxybenzoesäure, 2-(3-)Hydroxy-4-(4-)methylbenzoesäure, 2-(3-, 4-)Hydrophenylaceticsäure, 2-Hydroxy-2-phenylpropionsäure, 3-(4-)Hydroxy-3-(3-)phenylpropionsäure, einzeln oder im Gemisch,
- a.8) 0 bis 14 Mol.-% aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Monoalkoholen, wobei die Monoalkohole 4 bis 18 C-Atome besitzen, einzeln oder im Gemisch, wobei die sich unter a.1), a.2), a.3) und a.4), gegebenenfalls a.5), a.6), a.7) und a.8) angegebenen Mol.-% Angaben jeweils zu 100 Mol.-% ergänzen, und
- B. 90 bis 10 Gew.-% Acrylatharz aus
- b.1) 5 bis 55 Gew.-% Hydroxyalkyl(meth)acrylat mit 2 bis 5 C-Atomen im Hydroxyalkylrest, einzeln oder im Gemisch,
- b.2) 0 bis 80 Gew.-% aromatischen Vinylverbindungen, einzeln oder im Gemisch,
- b.3) 0 bis 95 Gew.-% Alkyl(meth)acrylaten mit 1 bis 9 C-Atomen im Alkylrest, einzeln oder im Gemisch,
- b.4) 0,0 bis 6 Gew.-% (Meth)acrylsäure, einzeln oder im Gemisch, wobei sich b.1 ), gegebenenfalls b.2), b.3) und/oder b.4) zu 100 Gew.-% ergänzen
- With hydroxyl numbers in the range from 40 to 300 mg KOH / g solid resin and
- - Acid numbers in the range of 3 to 20 mg KOH / g solid resin, composed of
- A. 10 to 90 wt .-% polyester having hydroxyl numbers between 80 to 300 mg KOH / g of solid resin and acid numbers between 5 to 30 mg KOH / g of solid resin and calculated molecular weights of 500 to 15,000, from
- a.1) from 5 to 50 mol% of neopentyl glycol,
- a.2) from 5 to 45 mol% of trimethylolpropane,
- a.3) from 10 to 51.5 mol% of hexahydrophthalic acid and / or methylhexahydrophthalic acid and / or anhydride (s) thereof,
- a.4) from 0.5 to 32 mol% of phthalic acid and / or its anhydride,
- a.5) 0 to 18 mol% of other alkanediols from the group, 1,2- (1,3-, 1,4-) butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, cyclohexane-1, 4-dimethanol, neopentyl hydroxypivalate, cyclohexanediol, trimethylpentanediol, ethylbutylpropanediol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propylene glycol, dipropylene glycol, hexylene glycol, individually or in admixture,
- a.6) 0 to 18 mol% of other dicarboxylic acids and / or hydroxydicarboxylic acids and / or their anhydride and / or from the group hydroxyisophthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, halogen acids, such as tetrachloro- or tetrabromophthalic acid, tetrahydrophthalic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid , 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 4-methylhexahydrophthalic acid, endomethylenetetrahydrophthalic acid, tricyclodecane-dicarboxylic acid, endoethylenehexahydrophthalic acid, camphoric acid (1,2,2-trimethylcyclopentane-1,3-dicarboxylic acid), adipic acid, succinic acid, azelaic acid, sebacic acid, glutaric acid, alone or in admixture .
- a.7) 0 to 16 mol% monocarboxylic acids or / and hydroxycarboxylic acids from the group benzoic acid, p. tert-butylbenzoic acid, lauric acid, isononanoic acid, 2,2-dimethylpropionic acid, 2-ethylhexanoic acid, caproic acid, caprylic acid, capric acid, versatic acid, hexahydrobenzoic acid, hydroxypivalic acid, 3- (4) -hydroxybenzoic acid, 2-hydroxyisobutyric acid, 2 -, (3, 4-, 2-) hydroxy-3- (4-, 3-, 4) -methoxybenzoic acid, 2- (3-hydroxy-4- (4-) methylbenzoic acid, 2- (3-, 4-) hydrophenylacetic acid, 2 Hydroxy-2-phenylpropionic acid, 3- (4) hydroxy-3- (3) phenylpropionic acid, individually or in admixture,
- a.8) 0 to 14 mol .-% aliphatic and / or cycloaliphatic monoalcohols, wherein the monoalcohols have 4 to 18 carbon atoms, individually or in a mixture, wherein the under a.1), a.2), a. 3) and a.4), optionally a.5), a.6), a.7) and a.8) given mol% Add in each case to 100 mol .-%, and
- B. 90 to 10 wt .-% acrylate resin
- b.1) 5 to 55% by weight of hydroxyalkyl (meth) acrylate having 2 to 5 C atoms in the hydroxyalkyl radical, individually or in a mixture,
- b.2) from 0 to 80% by weight of aromatic vinyl compounds, individually or in admixture,
- b.3) 0 to 95% by weight of alkyl (meth) acrylates having 1 to 9 C atoms in the alkyl radical, individually or in a mixture,
- b.4) from 0.0 to 6% by weight of (meth) acrylic acid, individually or in a mixture, where b.1), if appropriate b.2), b.3) and / or b.4) to 100% by weight .-% complete
Die vorstehende Zusammensetzung der Acrylatharzkomponente B verdeutlicht die Ausführungsform 1 für Acrylatharzkomponente B.The The above composition of Acrylatharzkomponente B illustrates the embodiment 1 for acrylate resin component B.
Eine weitere Ausführungsform des Bindemittels auf Polyester-Acrylatbasis, ist aufgebaut aus:
- A. 10 bis 90 Gew.-% Polyester aus
- a.1) 5 bis 63 Mol.-% Neopentylglykol,
- a.2) größer 0 bis 45 Mol.-% Trimethylolpropan,
- a.3) 15 bis 52 Mol.-% Hexahydrophthalsäure und/oder Methylhexahydro phthalsäure und/oder deren Anhydrid(en),
- a.4) 0 bis 32 Mol.-% Phthalsäure und/oder deren Anhydrid,
- a.5) 0 bis 18 Mol.-% anderen Alkandiolen aus der Gruppe, 1,2-, 1,3-, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Cyclohexan-1,4-dimethanol, Hydroxypivalinsäureneopentylester, Cyclohexandiol, Trimethylpentandiol, Ethylbutylpropandiol, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, 1,2-Propylenglykol, Dipropylenglykol, Hexylenglykol, einzeln oder im Gemisch,
- a.6) 0 bis 32 Mol.-% anderen Dicarbonsäuren und/oder Hydroxydicarbonsäuren und/oder deren Anhydrid(en) und/oder aus der Gruppe 5-Hydroxyisophthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Halogensäuren, wie Tetrachlor- bzw. Tetrabromphthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, 1,2-Cyclohexandicarbonsäure, 1,4-Cyclohexandicarbonsäure, 4-Methylhexahydrophthalsäure, Endomethylentetrahydrophthalsäure, Tricyclodecan-Dicarbonsäure, Endoethylenhexahydrophthalsäure, Camphersäure (1,2,2,-Trimethylcyclopentan-1,3-dicarbonsäure), Adipinsäure, Bernsteinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Glutarsäure, einzeln oder im Gemisch,
- a.7) 0 bis 16 Mol.-% Monocarbonsäuren oder/und Hydroxycarbonsäuren aus der Gruppe Benzoesäure, p.tert.-Butylbenzoesäure, Laurinsäure, Isononansäure, 2,2-Dimethylpropionsäure, 2-Ethylhexansäure, Capronsäure, Caprylsäure, Caprinsäure, Versaticsäure, Hexahydrobenzoesäure, Hydroxypivalinsäure, 3-(4-)Hydroxybenzoesäure, 2-Hydroxyisobuttersäure, 2-(3-,4-,2-)Hydroxy-3-(4-,3-,4-)methoxybenzoesäure, 2-(3-)Hydroxy-4-(4-)methylbenzoesäure, 2-(3-,4-)Hydrophenylaceticsäure, 2-Hydroxy-2-phenylpropionsäure, 3-(4-)-Hydroxy3-(3-)phenylpropionsäure, einzeln oder im Gemisch,
- a.8) 0 bis 14 Mol.-% aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Monoalkoholen, wobei die Monoalkohole 4 bis 18 C-Atome besitzen, einzeln oder im Gemisch.
- A. 10 to 90 wt .-% polyester
- a.1) from 5 to 63 mol% of neopentyl glycol,
- a.2) greater than 0 to 45 mol% trimethylolpropane,
- a.3) 15 to 52 mol% of hexahydrophthalic acid and / or methylhexahydrophthalic acid and / or its anhydride (s),
- a.4) from 0 to 32 mol% of phthalic acid and / or its anhydride,
- a.5) 0 to 18 mol% of other alkanediols from the group, 1,2-, 1,3-, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, cyclohexane-1,4 -dimethanol, hydroxypivalic acid neopentyl ester, cyclohexanediol, trimethylpentanediol, ethylbutylpropanediol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propylene glycol, dipropylene glycol, hexylene glycol, individually or in admixture,
- a.6) from 0 to 32 mol% of other dicarboxylic acids and / or hydroxydicarboxylic acids and / or their anhydride (s) and / or from the group consisting of 5-hydroxyisophthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, halogen acids, such as tetrachloro- or tetrabromophthalic acid, tetrahydrophthalic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 4-methylhexahydrophthalic acid, endomethylenetetrahydrophthalic acid, tricyclodecane-dicarboxylic acid, endoethylenehexahydrophthalic acid, camphoric acid (1,2,2-trimethylcyclopentane-1,3-dicarboxylic acid), adipic acid, succinic acid, azelaic acid, sebacic acid, Glutaric acid, singly or in mixture,
- a.7) 0 to 16 mol% of monocarboxylic acids or / and hydroxycarboxylic acids from the group of benzoic acid, p.tert.-butylbenzoic acid, lauric acid, isononanoic acid, 2,2-dimethylpropionic acid, 2-ethylhexanoic acid, caproic acid, caprylic acid, capric acid, versatic acid, Hexahydrobenzoic acid, hydroxypivalic acid, 3- (4) hydroxybenzoic acid, 2-hydroxyisobutyric acid, 2- (3, 4, 2) hydroxy-3- (4, 3, 4) -methoxybenzoic acid, 2- (3) Hydroxy-4- (4) methylbenzoic acid, 2- (3-, 4-) hydrophenylacetic acid, 2-hydroxy-2-phenylpropionic acid, 3- (4-hydroxy) 3- (3-phenylpropionic acid, individually or in admixture,
- a.8) 0 to 14 mol .-% aliphatic and / or cycloaliphatic monoalcohols, wherein the monoalcohols have 4 to 18 carbon atoms, individually or in a mixture.
Ausführungsform 2 für Acrylatharzkomponente BEmbodiment 2 for acrylate resin component B
Acrylatharz aus
- b.1) 5 bis 35 Gew.-% Hydroxyalkyl(meth)acrylat mit 2 bis 5 C-Atomen im Hydroxyalkylrest, einzeln oder im Gemisch,
- b.2) 10 bis 80 Gew.-% aromatischen Vinylverbindungen, einzeln oder im Gemisch,
- b.3) 0 bis 50 Gew.-% Alkyl(meth)acrylaten mit 1 bis 9 C-Atomen im Alkylrest, einzeln oder im Gemisch,
- b.4) 0,0 bis 6 Gew.-% (Meth)acrylsäure, einzeln oder im Gemisch,
- b.1) 5 to 35% by weight of hydroxyalkyl (meth) acrylate having 2 to 5 C atoms in the hydroxyalkyl radical, individually or in a mixture,
- b.2) from 10 to 80% by weight of aromatic vinyl compounds, individually or in admixture,
- b.3) 0 to 50% by weight of alkyl (meth) acrylates having 1 to 9 C atoms in the alkyl radical, individually or in a mixture,
- b.4) from 0.0 to 6% by weight of (meth) acrylic acid, individually or in admixture,
In einer weiteren Ausführung ist im Acrylatharz die Teilkomponente b.3) im Bereich von 5 bis 30 Gew.-% vorhanden.In another embodiment is in the acrylate resin, the sub-component b.3) in the range of 5 bis 30 wt .-% present.
Ausführungsform 3 für Acrylatharzkomponente BEmbodiment 3 for acrylate resin component B
In einer weiteren Ausführungsform 3 für Acrylatharzkomponente B ist die Teilkomponente b.4) im Bereich von 0,5 bis 3 Gew.-% zusätzlich in der Ausführungsform 2 für Acrylatharzkomponente B vorhanden.In a further embodiment 3 for acrylate resin component B is the subcomponent b.4) in the range of 0.5 to 3 wt .-% additionally in the embodiment 2 for acrylate resin component B available.
Ein weiteres Bindemittel auf Polyester-Acrylatbasis, welches eine Polyesterkomponente A in einer weiteren Ausführungsform enthält, ist aufgebaut aus:
- A. 10 bis 90 Gew.-% Polyester – mit Hydroxylzahlen von 70 bis 260 mg KOH/g Festharz, – Säurezahlen von 8 bis 25 mg KOH/g Festharz und – stöchiometrisch errechneten Molmassen von 580 bis 8000, aufgebaut aus Umsetzungsprodukten von
- a.1) 10 bis 47 Mol.-% Neopentylglykol,
- a.2) 5 bis 42 Mol.-% Trimethylolpropan,
- a.3) 32 bis 50 Mol.-% Hexahydrophthalsäure und/oder Methylhexahydrophthalsäure oder deren Anhydrid(en),
- a.4) 1 bis 20 Mol.-% Phthalsäure und/oder deren Anhydrid,
- From 10 to 90% by weight of polyester with hydroxyl numbers of 70 to 260 mg KOH / g of solid resin, acid numbers of 8 to 25 mg KOH / g of solid resin and stoichiometrically calculated molecular weights of 580 to 8000, composed of reaction products of
- a.1) from 10 to 47 mol% of neopentyl glycol,
- a.2) from 5 to 42 mol% of trimethylolpropane,
- a.3) from 32 to 50 mol% of hexahydrophthalic acid and / or methylhexahydrophthalic acid or its anhydride (s),
- a.4) from 1 to 20 mol% of phthalic acid and / or its anhydride,
Ein Bindemittel auf Polyester-Acrylatbasis, welches eine Polyesterkomponente A in einer weiteren Ausführungsform enthält, ist aufgebaut aus:
- A. 10 bis 90 Gew.-% Polyester mit Hydroxylzahlen von 70 bis 255 mg KOH/g Festharz, Säurezahlen von 9 bis 24 mg KOH/g Festharz und stöchiometrisch errechneten Molmassen von 600 bis 7000, aufgebaut aus Umsetzungsprodukten von
- a.1) 12 bis 46 Mol.-% Neopentylglykol,
- a.2) 5 bis 40 Mol.-% Trimethylolpropan,
- a.3) 35 bis 49 Mol.-% Hexahydrophthalsäure und/oder Methylhexahydrophthalsäure oder deren Anhydrid(en),
- a.4) 2 bis 15 Mol.-% Phthalsäure und/oder deren Anhydrid, wobei die sich unter a.1), a.2), a.3) und a.4) angegebenen Mol.-%-Angaben jeweils zu 100 Mol.-% ergänzen, und
- B. 10 bis 90 Gew.-% Acrylatharz in der schon genannten Ausführungsform 1, für Acrylatharzkomponente B.
- A. 10 to 90 wt .-% polyester having hydroxyl numbers of 70 to 255 mg KOH / g of solid resin, acid numbers of 9 to 24 mg KOH / g of solid resin and stoichiometrically calculated molecular weights of 600 to 7000, composed of reaction products of
- a.1) from 12 to 46 mol% of neopentyl glycol,
- a.2) from 5 to 40 mol% of trimethylolpropane,
- a.3) 35 to 49 mol% of hexahydrophthalic acid and / or methylhexahydrophthalic acid or its anhydride (s),
- a.4) from 2 to 15 mol% of phthalic acid and / or its anhydride, the mol .-% data stated under a.1), a.2), a.3) and a.4) being in each case too Add 100 mol .-%, and
- B. 10 to 90 wt .-% of acrylate resin in the already mentioned embodiment 1, for acrylate resin component B.
In einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung ist in dem Bindemittel eine Polyesterkomponente A in der folgenden Ausführungsform enthalten, die ein Umsetzungsprodukt aus Neopentylglykol, Trimethylolpropan, Hexahydrophthalsäure und/oder deren Anhydrid und Iso-Phthalsäure darstellt. Die Ausführungsform für Polyesterkomponente A wird durch die folgenden Angaben verdeutlicht.
- A. 10 bis 90 Gew.-% Polyester mit Hydroxylzahlen von 80 bis 300 mg KOH/g Festharz, Säurezahlen von 5 bis 30 mg KOH/g Festharz und stöchiometrisch errechneten Molmassen von 500 bis 15000, aufgebaut aus Umsetzungsprodukten von
- a.1) 5 bis 50 Mol.-% Neopentylglykol,
- a.2) 5 bis 45 Mol.-% Trimethylolpropan,
- a.3) 20 bis 51,5 Mol.-% Hexahydrophtalsäure und/oder Methylhexahydrophthalsäure oder deren Anhydrid(e),
- a.6) 0,5 bis 32 Mol.-% Iso-Phthalsäure, wobei sich die Bestandteile a.1), a.2), a.3) und a.6) zu 100 Mol.-% ergänzen müssen,
- B. 90 bis 10 Gew.-% Acrylatharz in der schon genannten Ausführungsform 1 für Acrylatharzkomponente B.
- A. 10 to 90 wt .-% polyester having hydroxyl numbers of 80 to 300 mg KOH / g of solid resin, acid numbers of 5 to 30 mg KOH / g of solid resin and stoichiometrically calculated molecular weights of 500 to 15,000, composed of reaction products of
- a.1) from 5 to 50 mol% of neopentyl glycol,
- a.2) from 5 to 45 mol% of trimethylolpropane,
- a.3) from 20 to 51.5 mol% of hexahydrophthalic acid and / or methylhexahydrophthalic acid or its anhydride (e),
- a.6) from 0.5 to 32 mol% of isophthalic acid, the constituents a.1), a.2), a.3) and a.6) having to be added to 100 mol%,
- B. 90 to 10 wt .-% of acrylate resin in the already mentioned embodiment 1 for acrylate resin component B.
Die Herstellung der erfindungswesentlichen Polyester als Polyesterkomponente A erfolgt in an sich bekannter Weise nach Methoden wie sie beispielsweise in „Ullmanns Encyclopädie der technischen Chemie', Verlag Chemie Weinheim, 4. Auflage (1980), Band 19, Seiten 61 ff. oder von H. Wagner und H.F. Sarx in „Lackkunstharze", Carl Hanser Verlag, München (1971), Seiten 86 bis 152 ausführlich beschrieben sind. Die Veresterung erfolgt gegebenenfalls in Gegenwart einer katalytischen Menge eines üblichen Veresterungskatalysators, wie z. B. Säuren, Basen, oder Übergangsmetallverbindung, wie z. B. Titantetrabutylat bei ca. 80 bis 260°C, vorzugsweise 100 bis 230°C. Die Veresterungsreaktion wird so lange durchgeführt, bis die angestrebten Werte für die Hydroxyl und Säurezahl erreicht sind. Es wird bevorzugt, keine Veresterungskatalysatoren einzusetzen. Das Molekulargewicht der Polyesterkomponente A kann aus der Stöchiometrie der Ausgangsmaterialien (unter Berücksichtigung der resultierenden Hydroxyl- und Säurezahlen) berechnet werden.The Production of the polyester essential to the invention as a polyester component A is carried out in a conventional manner by methods such as, for example in "Ullmanns encyclopedia of technical chemistry ', publisher Chemie Weinheim, 4th Edition (1980), Volume 19, pages 61 ff H. Wagner and H.F. Sarx in "Lackkunstharze", Carl Hanser Verlag, Munich (1971), pages 86 to 152 in detail are described. The esterification is optionally carried out in the presence a catalytic amount of a conventional one Esterification catalyst, such as. As acids, bases, or transition metal compound, such as B. titanium tetrabutoxide at about 80 to 260 ° C, preferably 100 to 230 ° C. The esterification reaction will be done for so long until the desired values for the hydroxyl and acid number are reached. It is preferred to use no esterification catalysts. The molecular weight of the polyester component A may be from the stoichiometry of the starting materials (taking into account the resulting Hydroxyl and acid numbers) be calculated.
Die Herstellung der Bindemittel auf Polyester-Acrylatbasis erfolgt durch Polymerisation der die Acrylatkomponente B bildenden Monomeren in Anwesenheit von inertem Lösungsmittel und der Polyesterkomponente A. Hierbei wird bevorzugt sehr wenig organisches, inertes und hochsiedendes Lösungsmittel (mindestens 120°C) zusammen mit dem Polyester in das Polymerisationsgefäß eingefüllt. Man erhitzt das eingefüllte Gemisch auf Siedetemperatur im Bereich von etwa 120 bis 210°C und gibt dann die zu polymerisierenden Monomeren mit dem Initiator bzw. Initiatorengemischen im Verlaufe von 2 bis 12 Stunden kontinuierlich zu. Nach Beendigung der Zugabe der Monomeren wird im gleichen Temperaturbereich noch 2 bis 6 Stunden nachpolymerisiert. Das Reaktionsprodukt fällt mit 60 bis 100 Gew.-% Festkörper bevorzugt mit einem Festkörper von 70 bis 95 Gew.-% an. Das Reaktionsprodukt wird dann mit einem auf den Gebrauchszweck angepassten organischen Lösungsmittel auf eine gut verarbeitbare Viskosität eingestellt, z. B. maximal 20 000 mPas bei 23°C.The preparation of the polyester-acrylate-based binders takes place by polymerization of the acrylate component B forming monomers in the presence of inert solvent and the polyester component A. In this case, preferably very little organic, inert and high-boiling solvent (at least 120 ° C) is charged together with the polyester in the polymerization vessel. The charged mixture is heated to boiling in the range of about 120 to 210 ° C and then gives the monomers to be polymerized with the initiator or initiator mixtures in the course of 2 to 12 hours continuously. After completion of the addition of the monomers is postpolymerized in the same temperature range for 2 to 6 hours. The reaction product precipitates with 60 to 100% by weight solids, preferably with a solids content of 70 to 95% by weight. The reaction product is then adjusted with an adapted to the intended use of organic solvent to a readily processable viscosity, eg. B. maximum 20 000 mPas at 23 ° C.
Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Bindemittel kommen die üblichen radikalbildenden Verbindungen als Polymerisationsinitiatoren, einzeln oder im Gemisch, in Frage. Solche sind z. B. aliphatische Azoverbindungen, Diacylperoxide, Peroxydicarbonate, Alkylperester, Alkylhydroperoxide, Perketale, Dialkylperoxide oder Ketonperoxide. Bevorzugt werden Dialkylperoxide, wie Di-t-butylperoxid, Dibenzoylperoxide oder Di-t-amylperoxid, und Alkylperester, wie t-Butylperoxy-2-ethylhexanoat, t-Amylperoxy-2-ethylhexanoat, 1,1-Di-(t-Amylperoxy)cyclohexan, 1,1-Di-(tert.-Butylperoxy)cyclohexan, t-Amylperoxyacetat, Ethyl-3,3-di-(t-amylperoxy)butyrat, Di-t-amylperoxid, 3-Ethyl-pent-3-yl-peroxy-2-ethylhexanoat und Di-(3-ethyl-pent-3-yl)-peroxid, eingesetzt.For the production the binder according to the invention come the usual radical-forming compounds as polymerization initiators, individually or in mixture, in question. Such are z. B. aliphatic azo compounds, Diacyl peroxides, peroxydicarbonates, alkyl peresters, alkyl hydroperoxides, Perketals, dialkyl peroxides or ketone peroxides. To be favoured Dialkyl peroxides such as di-t-butyl peroxide, dibenzoyl peroxides or di-t-amyl peroxide, and alkyl peresters such as t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, t-amylperoxy-2-ethylhexanoate, 1,1-di (t-amylperoxy) cyclohexane, 1,1-di (tert-butyl peroxy) cyclohexane, t-amyl peroxyacetate, ethyl 3,3-di (t-amylperoxy) butyrate, Di-t-amyl peroxide, 3-ethyl-pent-3-yl-peroxy-2-ethylhexanoate and di (3-ethyl-pent-3-yl) peroxide used.
Weiterhin seien genannt 2,5-Dimethyl-2,5-di-(tert.-butylperoxy)-hexan-(3), tert.Butylperoxybenzoat, tert.-Butylperoxy-3,5,5-trimethylhexanoat, 2,5-Dimethyl-2,5-di(benzoylperoxy)-hexan, tert-Butyl-(isopropyl)monoperoxyhexan, tert-Butyl-(2-ethylhexyl)-monoperoxycarbonat, 2,5-Dimethyl-2,5-di-(tert.-butylperoxy)hexan, Dicumylperoxid, tert.-Butylhydroperoxid, tert.Amylhydroperoxid, Cumylhydroperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-dihydroperoxyhexan, Diisopropylbenzolmonohydroperoxid und 2,2-Azo-di(2-acetoxypropan).Farther may be mentioned 2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexane (3), tert-butyl peroxybenzoate, tert-butyl peroxy-3,5,5-trimethylhexanoate, 2,5-dimethyl-2,5-di (benzoylperoxy) hexane, tert-butyl (isopropyl) monoperoxyhexane, tert -butyl (2-ethylhexyl) -monoperoxycarbonate, 2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexane, dicumyl peroxide, tert-butyl hydroperoxide, tert.-amyl hydroperoxide, cumyl hydroperoxide, 2,5-dimethyl-2,5-dihydroperoxyhexane, Diisopropylbenzene monohydroperoxide and 2,2-azo-di (2-acetoxypropane).
Der Anteil der Initiatoren kann z. B. 1 bis 8, vorzugsweise bis 6, insbesondere bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Ausgangskomponenten, betragen. Geeignete Polymerisationsgemische bestehen z. B. aus Di-tert.Butylperoxid und Dibenzoylperoxid, tert.-Butylper-2-ethyl-hexanoat und Di-tert.Amyl peroxid, tert.-Butylper-2-ethylhexanoat und Di-tert.-Butylperoxid, tert.-Butylper-2-ethylhexanoat und 1,1-Di(tert.-Butylperoxy)cyclohexan, tert.-Butylper-2-ethylhexanoat und Dibenzoylperoxid, jedoch sind auch andere Gemische gut brauchbar.Of the Proportion of initiators can z. B. 1 to 8, preferably to 6, in particular up to 5% by weight, based on the total weight of the starting components, be. Suitable polymerization mixtures consist for. B. from di-tert-butyl peroxide and dibenzoyl peroxide, tert-butyl per-2-ethyl-hexanoate and di-tert-amyl peroxide, tert-butyl per-2-ethylhexanoate and di-tert-butyl peroxide, tert-butyl per-2-ethylhexanoate and 1,1-di (tert-butylperoxy) cyclohexane, tert-butylper-2-ethylhexanoate and Dibenzoyl peroxide, but other mixtures are also useful.
Zur Regelung des Molekulargewichts können Kettenüberträger mitverwendet werden. Beispiele sind Mercaptane, Thioglykolsäureester, Chlorkohlenwasserstoffe, bevorzugt wird Dodecylmercapten und Mercaptoethanol eingesetzt.to Control of the molecular weight can Chain transmitter also used become. Examples are mercaptans, thioglycolic esters, chlorinated hydrocarbons, Dodecylmercapten and mercaptoethanol is preferably used.
Als Lösungsmittel können in der Lackindustrie übliche inerte Lösungsmittel, einzeln oder im Gemisch, mit Siedepunkten von 80°C bis 220°C, bevorzugt 125°C bis 185°C, für die Lösungspolymerisation eingesetzt werden. Bevorzugt eignen sich solche organischen Lösungsmittel, die dann später auch in den fertigen Überzugsmitteln eingesetzt werden. Beispiele für solche Lösungsmittel sind: Glykolether, wie Ethylenglykoldimethylether, Glykoletherester; Ester, wie Butylglykolacetat, 3-Methoxy-n-butylacetat, Butyldiglykolacetat, Methoxypropylacetat, Ethoxypropylacetat, Butylacetat, Ethyl-3-Ethoxypropionat, Isobutylacetat, Amylacetat; und Ketone, wie Methyl-n-amylketon, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Diisobutylketon, Cyclohexanon, Isophoron; aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Xylol. Shellsol A (eingetragenes Warenzeichen für aromatische Kohlenwasserstoffgemische), und aliphatische Kohlenwasserstoffe können ebenfalls im Verschnitt mit den vorstehend genannten Lösungsmitteln eingesetzt werden. Das durch Lösungspolymerisation erhaltene Bindemittel kann auch durch andere in der Lackindustrie übliche inerte organische Lösungsmittel, angepaßt an den Gebrauchszweck, verdünnt werden.When solvent can usual in the paint industry inert solvents, individually or in admixture, with boiling points of 80 ° C to 220 ° C, preferably 125 ° C to 185 ° C, for the solution polymerization be used. Preference is given to using such organic solvents, then later also in the finished coating agents be used. examples for such solvents are: glycol ethers, such as ethylene glycol dimethyl ether, glycol ether ester; Esters, such as butyl glycol acetate, 3-methoxy-n-butyl acetate, butyl diglycol acetate, Methoxypropyl acetate, ethoxypropyl acetate, butyl acetate, ethyl 3-ethoxypropionate, Isobutyl acetate, amyl acetate; and ketones, such as methyl-n-amyl ketone, Methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, isophorone; aromatic hydrocarbons, such as xylene. Shellsol A (registered trademark for aromatic hydrocarbon mixtures), and aliphatic hydrocarbons can also in the blend with the abovementioned solvents be used. This by solution polymerization The binder obtained can also be inert by other customary in the paint industry organic solvents, customized to the purpose of use, diluted become.
Die Herstellung des Polyesters als Vorprodukt für die Komponente A erfolgt durch Polykondensationsreaktion bei etwa 170°C bis 230°C, bevorzugt in Abwesenheit von Lösungsmitteln. Hierbei werden bevorzugt keine Katalysatoren mitverwendet. Die Polykondensation erfolgt in etwa 6 bis etwa 15 Stunden. Das erhaltene lösungsmittelfreie Polykondensationsprodukt stellt eine hochviskose, klebrige oder feste Masse dar, die je nach Zusammensetzung unterschiedliche Viskositäten, Hydroxylzahlen und Säurezahlen aufweist. Die Säurezahlen liegen hierbei zwischen 5 bis 30 mg KOH/g Festharz. Die Hydroxylzahlen sind hierbei zwischen 70 bis 300 mg KOH/1 g Festharz. Die berechneten Molekulargewichte betragen von 400 bis 15000.The Preparation of the polyester is carried out as a precursor for the component A. by polycondensation reaction at about 170 ° C to 230 ° C, preferably in the absence of solvents. In this case, preferably no catalysts are used. The polycondensation takes about 6 to about 15 hours. The resulting solvent-free Polycondensation product provides a highly viscous, sticky or solid mass, depending on the composition of different viscosities, hydroxyl numbers and acid numbers having. The acid numbers in this case are between 5 to 30 mg KOH / g of solid resin. The hydroxyl numbers are here between 70 to 300 mg KOH / 1 g of solid resin. The calculated Molecular weights are from 400 to 15,000.
Herstellung der Polyesterkomponente A als Vorprodukt für die Herstellung des Bindemittels auf Polyester-Acrylatbasis.manufacturing the polyester component A as a precursor for the preparation of the binder on polyester acrylate basis.
Polyester 1 (Vergleichsbeispiel)Polyester 1 (comparative example)
In einen Reaktionskessel werden 4168 g Neopentylglycol und 4626 g Hexahydrophthalsäureanhydrid eingefüllt und auf 180°C unter Stickstoffzufuhr mit einem aufgesetzten Kolonnenaufsatz zur Wasserabtrennung zwecks Polykondensation erhitzt, wobei die Temperatur bis 220°C kontinuierlich erhöht wird.In 4168 g of neopentyl glycol and 4626 g of hexahydrophthalic anhydride are charged to a reaction vessel and to 180 ° C under nitrogen supply with an attached column attachment to Water separation heated for the purpose of polycondensation, the temperature up to 220 ° C continuously increased becomes.
Nach 8 bis 13 Stunden wird die Polykondensation nach Erreichen von Säurezahlen 17 bis 20 beendet. Hierbei beträgt der Umsatz etwa 95,5%. Dieser Polyester 1 ist aus 57,143 Mol.-% Neopentylglykol und 42,857 Mol.-% Hexahydrophthalsäureanhydrid aufgebaut.To 8 to 13 hours, the polycondensation after reaching acid numbers 17 to 20 ended. This is the turnover is about 95.5%. This polyester 1 is 57.143 mol% Neopentyl glycol and 42.857 mole% hexahydrophthalic anhydride built up.
Zur Überprüfung der Viskosität wird der erhaltene Polyester 1 nach Auflösen in Butylacetat als 80 gew.-%ige Lösung bei 20°C zwischen 1800 und 4000 mPas aufweisen.To check the viscosity the resulting polyester 1 after dissolution in butyl acetate as 80 wt .-% pure solution at 20 ° C between 1800 and 4000 mPas.
Weitere
Polyester sind in der Tabelle 1 angegeben: Tabelle
I: Polyester 1.1 bis 1.6 Polyester
2
Das vorstehende Gemisch wurde unter Stickstoff auf 190 bis 200°C erhitzt, und das gebildete Reaktionswasser wurde laufend entfernt. Die Temperatur wurde im Verlauf von 7 bis 12 Stunden kontinuierlich auf 220°C erhöht, bis die Säurezahl auf 15 bis 25 abgesunken war. Nach dem Abkühlen liegt das Reaktionsprodukt in fester Form vor. Durch mehrfache Wiederholung der Umsetzung wurden für die Polyester folgende Werte gefunden: The above mixture was heated to 190 to 200 ° C under nitrogen, and the reaction water formed was continuously removed. The temperature was raised continuously over the course of 7 to 12 hours at 220 ° C until the acid number had dropped to 15 to 25. After cooling, the reaction product is in solid form. By repeated repetition of the reaction, the following values were found for the polyesters:
Der
Polyester besteht aus 53 Mol.-% Polyolen und 47 Mol.-% Dicarbonsäure. Polyester
3
Das vorstehende Gemisch wurde unter Stickstoff auf 190 bis 200°C erhitzt, und das gebildete Reaktionswasser wurde laufend entfernt. Die Temperatur wurde im Verlauf von 3 bis 10 Stunden kontinuierlich auf 235°C erhöht, bis die Säurezahl auf 15 bis 25 abgesunken war. Nach dem Abkühlen liegt das Reaktionsprodukt in fester Form vor. Durch mehrfache Wiederholung der Umsetzung wurden für die Polyester folgende Werte gefunden: The above mixture was heated to 190 to 200 ° C under nitrogen, and the reaction water formed was continuously removed. The temperature was continuously raised to 235 ° C over 3 to 10 hours until the acid number dropped to 15 to 25. After cooling, the reaction product is in solid form. By repeated repetition of the reaction, the following values were found for the polyesters:
Der
Polyester besteht aus 51,6 Mol.-% Polyolen und 48,4 Mol.-% Dicarbonsäure. Polyester
4
Das
vorstehende Gemisch wurde unter Stickstoff auf 190 bis 205°C erhitzt,
und das gebildete Reaktionswasser wurde laufend entfernt. Die Temperatur
wurde im Verlauf von 4 bis 10 Stunden kontinuierlich auf 230°C erhöht bis die
Säurezahl
auf 10 bis 20 abgesunken war. Nach dem Abkühlen liegt das Reaktionsprodukt in
fester Form vor. Es wurden für
den Polyester folgende Werte gefunden.
Der Polyester besteht aus 50,414 Mol.-% Polyolen und 49,587 Mol.-% Dicarbonsäure.Of the Polyester consists of 50.414 mol .-% of polyols and 49.587 mol .-% of dicarboxylic acid.
Die für die Polyester 2, 3 und 4 angegebenen Viskositäten (gemessen nach DIN 53019) bei 23°C in mPas beziehen sich auf Polyester, gelöst in Butylacetat, als 70 gew.-%ige Lösungen.The for the Polyesters 2, 3 and 4 indicated viscosities (measured according to DIN 53019) at 23 ° C in mPas refer to polyester dissolved in butyl acetate as 70% by weight Solutions.
Weitere
Polyester sind in der Tabelle II angegeben: Tabelle
II: Polyester 5.1 bis 5.5 Polyester
5
Das vorstehende Gemisch wurde unter Stickstoff auf 190 bis 220°C erhitzt, und das gebildete Reaktionswasser wurde laufend entfernt. Die Temperatur wurde im Verlauf von 5 bis 10 Stunden kontinuierlich auf 220°C erhöht, bis die Säurezahl auf 15 bis 25 abgesunken war. Nach dem Abkühlen auf 160°C wird 0,25 Mol Phthalsäureanhydrid 37,025 g zugegeben und unter Stickstoff auf 190 bis 220°C erhitzt und das gebildete Reaktionswasser laufend entfernt. Die Temperatur wurde im Verlauf von 1 bis 5 Stunden kontinuierlich auf 220°C erhöht, bis die Säurezahl auf 10 bis 25 abgesunken war. Nach dem Abkühlen liegt das Reaktionsprodukt in fester Form vor. Durch Zugabe von 380 g Butylacetat wird das Produkt auf ca. 70 Gew.-% nichtflüchtigen Anteil verdünnt. Durch mehrfache Wiederholung der Umsetzung wurden für die Polyester folgende Werte gefunden.The the above mixture was heated to 190 to 220 ° C under nitrogen, and the reaction water formed was removed continuously. The temperature was continuously raised to 220 ° C over 5 to 10 hours until the acid number had dropped to 15-25. After cooling to 160 ° C is 0.25 Mole of phthalic anhydride 37.025 g added and heated to 190 to 220 ° C under nitrogen and the reaction water formed is removed continuously. The temperature was continuously raised to 220 ° C over 1 to 5 hours until the acid number had dropped to 10 to 25. After cooling, the reaction product is in solid form. By adding 380 g of butyl acetate is the Product diluted to about 70 wt .-% non-volatile content. By repeated repetition of the reaction were for the polyester following values found.
Der Polyester besteht aus 55,17 Mol.-% und 44,83 Mol.-% Dicarbonsäure.Of the Polyester consists of 55.17 mol .-% and 44.83 mol .-% dicarboxylic acid.
Weitere Polyester sind in der Tabelle III angegeben:Further Polyesters are given in Table III:
Tabelle III: Polyester 5.1 bis 5.5 Table III: polyesters 5.1 to 5.5
Polyester 6Polyester 6
Weitere Polyester sind in der Tabelle IV angegeben:Further Polyesters are given in Table IV:
Tabelle IV: Polyester 6.1 bis 6.2 und Polyester 6.3 bis 6.4 Table IV: Polyester 6.1 to 6.2 and Polyester 6.3 to 6.4
Weitere Polyester sind in der Tabelle V angegeben:Further Polyesters are given in Table V:
Polyester 7 (Vergleichsbeispiel) Polyester 7 (comparative example)
Als Komponente b.1) sind als Hydroxyalkyl(meth)acrylate mit 2 bis 5 C-Atomen im Hydroxyalkyl rest Hydroxyethyl(meth)acrylat, Hydroxypropyl(meth)acrylat, Hydroxybutyl(meth)acrylat und Hydroxyamyl(meth)acrylat, einzeln oder im Gemisch, geeignet.When Component b.1) are hydroxyalkyl (meth) acrylates having 2 to 5 C atoms in the hydroxyalkyl radical hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, Hydroxybutyl (meth) acrylate and hydroxyamyl (meth) acrylate, individually or in a mixture.
Als Komponente b.2) werden beispielhaft als aromatische Vinylverbindungen Styrol (Alkylphenylethene), z. B. α-Methylstyrol, α-Chlorstyrol, und die verschiedenen Vinyltoluole genannt.When Component b.2) are exemplified as aromatic vinyl compounds Styrene (alkylphenylethene), e.g. For example, α-methylstyrene, α-chlorostyrene, and the various vinyl toluenes called.
Als Komponente b.3) sind als Alkyl(meth)acrylate mit 1 bis 9 C-Atomen im Alkylrest Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat, nButyl(meth)acrylat, Isobutyl(meth)acrylat, tert.-Butyl(meth)acrylat, Amyl(meth)acrylate, Hexyl(meth)acrylate, Heptyl(meth)acrylate, Octyl(meth)acrylate, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, Nonyl(meth)acrylate, einzeln oder im Gemisch, brauchbar.As component b.3) are as alkyl (meth) acrylates having 1 to 9 carbon atoms in the alkyl Me methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, amyl (meth) acrylates, hexyl (meth) acrylates , Heptyl (meth) acrylates, octyl (meth) acrylates, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylates, individually or in admixture.
Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)Example 1 (comparative example)
Herstellung des Bindemittels mit Polyester 1Preparation of the binder with polyester 1
In
ein Polymerisationsgefäß mit Tropftrichter,
Rührer
und Kühlaufsatz
mit Wasserabscheider wurden
Das erhaltene Bindemittel hat, bezogen auf den Feststoffanteil, eine Säurezahl von 15,3 mg KOH/g Festharz und eine errechnete Hydroxylzahl von 85 mg KOH/g Festharz. Der Feststoffanteil beträgt 93 Gew.-%.The obtained binder has, based on the solids content, one acid number of 15.3 mg KOH / g of solid resin and a calculated hydroxyl value of 85 mg KOH / g solid resin. The solids content is 93 wt .-%.
Nach Verdünnung des Bindemittels mit 2475 g Butylacetat wurden folgende Kenndaten erhalten:
- Feststoffgehalt 69,8 Gew.-% DIN 53216
- Viskosität 1200 mPas bei 23°C DIN 53019.
- Solids content 69.8% by weight of DIN 53216
- Viscosity 1200 mPas at 23 ° C DIN 53019.
Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)Example 2 (comparative example)
Herstellung des Bindemittels mit Polyester 1Preparation of the binder with polyester 1
In
ein Polymerisationsgefäß mit Tropftrichter,
Rührer
und Kühlaufsatz
mit Wasserabscheider wurden
Das erhaltene Bindemittel hat, bezogen auf den Feststoffanteil, eine Säurezahl von 15,5 mg KOH/g Festharz und eine errechnete Hydroxylzahl von 127 mg KOH/g Festharz. Der Feststoffanteil beträgt 93 Gew.-%.The obtained binder has, based on the solids content, one acid number of 15.5 mg KOH / g of solid resin and a calculated hydroxyl value of 127 mg KOH / g solid resin. The solids content is 93 wt .-%.
Nach Verdünnung des Bindemittels mit 2475 g Butylacetat wurden folgende Kenndaten erhalten:
- Feststoffgehalt 69,5 Gew.-% DIN 53216
- Viskosität 1230 mPas bei 23°C DIN 53019.
- Solids content 69.5% by weight DIN 53216
- Viscosity 1230 mPas at 23 ° C DIN 53019.
Weitere Bindemittel sind in der Tabelle VI angegeben: Further Binders are given in Table VI:
Tabelle VI: Herstellung des Bindemittels 2.1 bis 2.8 Table VI: Preparation of binder 2.1 to 2.8
Weitere Bindemittel sind in der Tabelle VII angegeben:Further Binders are given in Table VII:
Tabelle VII: Herstellung des Bindemittels 3.1 bis 3.14. Table VII: Preparation of Binder 3.1 to 3.14.
Weitere Bindemittel sind in der Tabelle VIII angegeben:Further Binders are given in Table VIII:
Tabelle VIII: Herstellung des Bindemittels 4.1 bis 4.9 Table VIII: Preparation of the binder 4.1 to 4.9
Die beschriebenen Polyester 1,1.1 bis 1.6, Polyester 2, 3, 4, 4.1 bis 4.5, Polyester 5, 5.1 bis 5.9, Polyester 6.1 bis 6.2, Polyester 7 und Polyester 6.3 und 6.4 können als Polyesterkomponente A mit den Monomeren zur Bindemittelbildung und der Acrylatharzkomponente B gemäß Beispiel 1, 2, Versuche 2.1 bis 2.8, Versuchen 3.1 bis 3.14 und Versuchen 4.1 bis 4.9 ebenfalls kombiniert werden, so daß im Bindemittel 10 bis 90 Gew.-% Polyester A und 10 bis 90 Gew.-% Acrylatharz B vorliegen können. Spezielle Untersuchungen haben gezeigt, daß solche Bindemittel bei der Vernetzung mit Di- und/oder Polyisocyanaten ebenfalls Überzüge mit wertvollen Eigenschaften liefern.The described polyester 1.1.1 to 1.6, polyester 2, 3, 4, 4.1 to 4.5, polyester 5, 5.1 to 5.9, polyester 6.1 to 6.2, polyester 7 and polyester 6.3 and 6.4 can as polyester component A with the monomers for binder formation and the acrylate resin component B according to Example 1, 2, Experiments 2.1 to 2.8, Try 3.1 to 3.14 and Try 4.1 to 4.9 also be combined so that in the Binder 10 to 90% by weight of polyester A and 10 to 90% by weight of acrylate resin B may be present. Special studies have shown that such binders in the Crosslinking with di- and / or polyisocyanates also coatings with valuable Deliver properties.
Bei der erfindungsgemäßen Verwendung der Bindemittel werden diese gegebenenfalls in Abmischung mit anderen, aus der Polyurethanlacktechnologie bekannten organischen Polyhydroxylverbindungen als Polyhydroxyl-Komponente eingesetzt. Bei diesen anderen Polyhydroxylverbindungen kann es sich um die üblichen Polyester-, Polyether- oder Polyacrylat-Polyole handeln. Vorzugsweise werden als weitere organische Polyhydroxylverbindungen, falls solche überhaupt neben den erfindungsgemässen Bindemitteln zum Einsatz gelangen, die an sich bekannten Polyacrylat-Polyole des Standes der Technik eingesetzt.at the use according to the invention the binders are optionally blended with others, from polyurethane lacquer technology known organic polyhydroxyl compounds as a polyhydroxyl component used. It may be in these other polyhydroxyl compounds around the usual polyester, Polyether or polyacrylate polyols act. Preferably as further organic polyhydroxyl compounds, if any in addition to the novel Binders are used, the known per se polyacrylate polyols used in the prior art.
Als
Abmischkomponente geeignete Polyacrylat-Polyole sind z. B. in Lacklösungsmitteln
der bereits beispielhaft genannten Art lösliche Copolymerisate, wie
diese nach
Die zur Vernetzung der erfindungsgemäßen Bindemittel verwendbaren Polyisocyanate sind lacktypische Polyisocyanate.The for crosslinking the binders according to the invention Usable polyisocyanates are typical varnish polyisocyanates.
Der Anteil an Polyisocyanat-Vernetzer wird so gewählt, daß auf eine Hydroxylgruppe der Bindemittelmischung 0,5 bis 1,5 Isocyanat-Gruppen entfallen. Überschüssige Isocyanat-Gruppen können durch Feuchtigkeit abreagieren und zur Vernetzung beitragen. Es können aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Polyisocyanate verwendet werden wie Hexamethylendiisocyanate, Trimethylhexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocanate, 4,4 Diisocyanatodicyclohexylmethan, Toluylen-2,4-diisocyanat, o-, m- und p-Xylylendiisocyanat, 4,4'Diisocyanatodiphenylmethan; verkappte Polyisocyanate wie mit CH-, NH oder OH-aciden Verbindungen verkappte Polyisocyante; sowie z. B. Biuret-, Allophanat-, Urethan- oder Isocyanurat-Gruppen enthaltende Polyisocyanate. Beispiele für derartige Polyisocyanate sind ein Biuretgruppen enthaltendes Umsetzungsprodukt aus 3 Molen Hexamethylendiisocyanat mit 1 Mol Wasser mit einem NCO-Gehalt von ca. 22% (entsprechend dem Handelsprodukt Desmodur N BAYER AG, eingetragenes Warenzeichen); ein Isocyanatgruppen enthaltendes Polyisocyanat, das durch Trimerisierung von 3 Molen Hexamethylendiisocyanat hergestellt wird mit einem NCO-Gehalt von etwa 21,5 % (entsprechend dem Handelsprodukt Desmodur N 3390 BAYER AG, eingetragenes Warenzeichen) oder Urethangruppen enthaltende Polyisocyanate, welche Reaktionsprodukte darstellen aus 3 Molen Toluylendiisocyanat und 1 Mol Trimethylolpropan mit einem NCO-Gehalt von etwa 17,5% (entsprechend dem Handelsprodukt Desmodur L BAYER AG, eingetragenes Warenzeichen).Of the Percentage of polyisocyanate crosslinker is chosen so that the hydroxyl group of the Binder mixture 0.5 to 1.5 isocyanate groups omitted. Excess isocyanate groups can react by moisture and contribute to networking. It can aliphatic, cycloaliphatic and aromatic polyisocyanates used such as hexamethylene diisocyanates, trimethylhexamethylene diisocyanate, Isophorondiisocanate, 4,4-diisocyanatodicyclohexylmethane, tolylene-2,4-diisocyanate, o-, m- and p-xylylene diisocyanate, 4,4'-diisocyanatodiphenylmethane; capped Polyisocyanates such as polyisocyanates capped with CH, NH or OH-acidic compounds; as well as B. biuret, allophanate, urethane or isocyanurate groups Polyisocyanates. examples for Such polyisocyanates are a biuret-containing reaction product from 3 moles of hexamethylene diisocyanate with 1 mole of water with an NCO content of about 22% (corresponding to the commercial product Desmodur N BAYER AG, registered trademark); an isocyanate group-containing polyisocyanate, prepared by trimerization of 3 moles of hexamethylene diisocyanate is with an NCO content of about 21.5% (corresponding to the commercial product Desmodur N 3390 BAYER AG, registered trademark) or urethane groups containing polyisocyanates, which are reaction products from 3 moles of toluene diisocyanate and 1 mole of trimethylolpropane with an NCO content of about 17.5% (corresponding to the commercial product Desmodur L BAYER AG, registered trademark).
Bevorzugt eingesetzt werden Desmodur N und Desmodur N 3390, BAYER AG, eingetragenes Warenzeichen.Prefers used are Desmodur N and Desmodur N 3390, BAYER AG, registered Trademark.
In den bei der erfindungsgemäßen Verwendung zum Einsatz gelangenden Zweikomponenten-Polyurethanlacken liegen die Bindemittelkomponente und die Polyisocyanatkomponente in einem Aquivalentverhältnis von Isocyanatgruppen zu Hydroxylgruppen von 2:1 bis 1:2, vorzugsweise 1,5:1 bis 1:1,5, vor. Die durch Vermischen der beiden Komponenten erhaltenen Zweikomponenten-Bindemittel haben nur eine begrenzte Verarbeitungszeit von ca. 2 bis 48 Stunden und werden unter Mitverwendung der üblichen Hilfs- und Zusatzmittel verarbeitet. Diese gegebenenfalls mitzuverwendenden Hilfs- und Zusatzmittel können entweder dem Gemisch oder den Einzelkomponenten vor deren Durchmischung hinzugefügt werden.In in the inventive use are used for reaching two-component polyurethane coatings the binder component and the polyisocyanate component in one equivalent ratio from isocyanate groups to hydroxyl groups of 2: 1 to 1: 2, preferably 1.5: 1 to 1: 1.5, before. The by mixing the two components obtained two-component binder have only a limited processing time from about 2 to 48 hours and will be using the usual Auxiliaries and additives processed. These may be included Auxiliaries and additives can either the mixture or the individual components before mixing them added become.
Als Hilfs- und Zusatzmittel kommen beispielsweise inerte Lösungsmittel in Betracht wie z. B. Ethylacetat, Butylacetat, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Ethoxypropylacetat, Methoxypropylacetat, Ethyl-3-ethoxypropionat, 3-Methoxy-n-butylacetat, Butylglykolacetat, Toluol, Xylol, Solvent Naphta, Testbenzin oder beliebige Gemische dieser Lösungsmittel. Die Lösungsmittel werden in einer Menge von bis zu 75, vorzugsweise bis zu 70 Gew.-% bezogen auf Gesamtgemisch, mitverwendet.When Auxiliaries and additives are, for example, inert solvents in consideration such. Ethyl acetate, butyl acetate, methyl ethyl ketone, Methyl isobutyl ketone, ethoxypropyl acetate, methoxypropyl acetate, ethyl 3-ethoxypropionate, 3-methoxy-n-butyl acetate, butyl glycol acetate, toluene, xylene, solvent Naphta, white spirit or any mixtures of these solvents. The solvents be in an amount of up to 75, preferably up to 70 wt .-% used in relation to the total mixture.
Weitere,
gegebenenfalls mitzuverwendende Hilfs- und Zusatzmittel sind z.
B. Weichmacher wie z. B. Trikresylphosphat oder Phthalsäurediester,
Chlorparaffine; Pigmente und Füllstoffe
wie Titanoxid, Bariumsulfat, Kreide, Ruß; Katalysatoren wie z. B.
N,N-Dimethylbenzylamin, N-Methylmorpholin, Bleioctoat oder Dibutylzinndilaurat;
Verlaufsmittel; Verdickungsmittel, gegebenenfalls Stabilisatoren
wie substituierte Phenole, organofunktionelle Silane als Haftvermittler;
und Lichtschutzmittel beispielsweise sterisch gehinderte Amine,
wie sie u. a. in
Die den Füllstoffen und Pigmenten anhaftende Feuchtigkeit kann durch vorhergehende Trocknung oder durch Mitverwendung von wasseraufnehmenden Stoffen, wie z. B. Molekularsieb-Zeolithen, entfernt werden.The the fillers and moisture adhering to pigments can be removed by previous drying or by the concomitant use of water-absorbing substances, such. B. molecular sieve zeolites, be removed.
Die Trocknung der bei der erfindungsgemäßen Verwendung resultierenden Lackfilme kann bei Raumtemperatur erfolgen und bedarf keiner Temperaturerhöhung, um die eingangs erwähnten, optimalen Eigenschaften zu erreichen. Die verhältnismäßig schnell verlaufende Trocknung bei Raumtemperatur kann durch eine Temperaturerhöhung auf ca. 60 bis 120°C, vorzugsweise 60 bis 80°C, während eines Zeitraumes von 20 bis 40 Minuten zusätzlich beschleunigt werden. Eine höhere Trocknungstemperatur und somit eine Verkürzung des Einbrennprozesses ist zwar möglich, jedoch bei vielen Substraten, z.B. Kunststoffteilen, nicht ratsam.The Drying of the resulting in the inventive use Lacquer films can be made at room temperature and does not require any temperature increase in order to the aforementioned, to achieve optimal properties. The relatively fast drying at room temperature, by a temperature increase to about 60 to 120 ° C, preferably 60 to 80 ° C, while a period of 20 to 40 minutes. A higher one Drying temperature and thus a shortening of the baking process is possible, however, for many substrates, e.g. Plastic parts, not advisable.
Die erfindungsgemäß zur Verwendung gelangenden Reaktionslacke eignen sich vor allem für die Lackierung von Metallen sowie Kunststoffen, jedoch auch für andere Substrate. Die erfindungsgemäß zum Einsatz gelangenden Reaktionslacke können nach allen üblichen Methoden der Lacktechnologie, wie z. B. Streichen, Spritzen, Gießen oder Tauchen, auf die zu beschichtenden Substrate aufgetragen werden. Die erfindungsgemäßen Reaktionslacke eignen sich sowohl zur Herstellung von Grundierungen als auch zur Herstellung von Zwischenschichten sowie auch zur Herstellung von Deckschichten auf den zu lackierenden Substraten.The reaction lacquers which are used according to the invention are particularly suitable for La metal and plastics, but also for other substrates. The inventively used reaction coatings can be prepared by all conventional methods of paint technology, such. As painting, spraying, pouring or dipping are applied to the substrates to be coated. The reaction lacquers according to the invention are suitable both for the production of primers and for the production of intermediate layers as well as for the production of cover layers on the substrates to be coated.
Beispiel 5 (Vergleichsbeispiel)Example 5 (Comparative Example)
Herstellung einer Grundierung und/oder eines Füllers auf Basis des Bindemittels gemäß Beispiel 1 70%ig Ethoxypropylacetat/Butylacetat (5:25) Preparation of a Primer and / or Filler Based on the Binder of Example 1 70% Ethoxypropyl Acetate / Butyl Acetate (5:25)
Beispiel 6Example 6
Desweiteren sind Beispiele für gebrauchsfähige 2-Komponenten Decklacke auf Basis der erfindungsgemäßen Bindemittel in Tabelle IX aufgeführt:Furthermore are examples of usable 2-component topcoats based on the binders of the invention listed in Table IX:
Tabelle IX: Herstellung eines Weißlackes: Table IX: Preparation of a white paint:
Anhand der Ergebnisse der vorstehend aufgeführten Beispiellacke in Tabelle IX ist der nichtflüchtige Anteil gegenüber konventionellen Lacksystemen um 10 bis 20% höher und somit deutlich umweltschonender.Based the results of the examples listed above in Table IX is the non-volatile portion across from conventional paint systems by 10 to 20% higher and thus much more environmentally friendly.
Desweiteren
sind Beispiele für
den Vergleich der Reaktivitäten
und Verträglichkeiten
von 2-Komponenten Klarlacken, die im Holzlackbereich geprüft werden,
auf Basis der erfindungsgemäßen Bindemittel
in Tabelle X aufgeführt:
Verwendung
des erfindungsgemäßen Bindemittels
4.7. Vergleichsbindemittel ist ein gutes handelssübliches Acrylat-Copolymerisat
mit der Bezeichnung Synthalat® A-075 55%ig in Xylol/Butylacetat
(1:4) gelöst,
für den gleichen
Zweck.Furthermore, examples of the comparison of the reactivities and compatibilities of 2-component clearcoats which are tested in the wood-lacquer sector are listed on the basis of the binders according to the invention in Table X:
Use of the binder 4.7 according to the invention. Comparative binder is a good handelssübliches acrylate copolymer with the label Synthalat ® A-075 55% in xylene / butyl acetate (1: 4), for the same purpose.
Tabelle X: Table X:
Überraschenderweise ist in Tabelle X die sehr gute Verträglichkeit des Bindemittels 4.7 mit schnellertrocknenden Reagenzien wie Desmodur HL und CAB die in der Möbellackbranche als Zusatzmittel Verwendung finden, zu erkennen. Außerdem erreicht man mit dem Bindemittel 4.7 eine sehr schnelle Anfangstrocknung von 103 sek. nach 1 Tag und die Endhärte des Lackfilmes bereits nach 2 Tagen. Mit diesem Bindemittel beschichtete Möbel sind somit schneller stapelfähig. Dies ist ein enormer Kosten- und Zeitvorteil gegenüber handelsüblichen Bindemitteln. Legende:
- EEP= Ethyl-3-ethoxypropionat, CH50AL= 1.1. Di(tert.-Butylperoxy)cyclohexan, BP75W= Dibenzoylperoxid, DTBP= Di.tert.-Butylperoxid, TBPEH Tert.Butylper-2-ethylhexanoat, DTAP= Di.tert.-Amylperoxid. CAB= Celluloseacetobutyrat.
- EEP = ethyl 3-ethoxypropionate, CH50AL = 1.1. Di (tert-butyl peroxy) cyclohexane, BP75W = dibenzoyl peroxide, DTBP = di-tert-butyl peroxide, TBPEH tert -Butylper-2-ethylhexanoate, DTAP = di-tert-amyl peroxide. CAB = cellulose acetobutyrate.
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